MONOPOLOS MAGNÉTICOS

Introducción.
Un monopolo magnético es una partícula que tiene únicamente un polo magnético. El monopolo magnético fue planteado por Dirac en 1931, quien publicó un trabajo donde exploraba la naturaleza de estos monopolos, evidentemente en el contexto de la mecánica cuántica y de esa manera establecer una simetría en las ecuaciones de Maxwell entre los campos eléctricos y magnéticos.

Un imán consta de dos polos magnéticos, denominados polo Norte y polo Sur. Si partimos un imán por la mitad, obtenemos dos imanes, cada uno con sus respectivos polos magnéticos, de forma que, si partimos nuevamente ambos imanes, obtendremos más imanes. Si seguimos el proceso hasta llegar a un electrón girando en una órbita, el campo magnético generado también tiene los dos polos

En general, los polos magnéticos vienen en pares: tienen tanto polo norte como polo sur. A pesar de las extensas búsquedas experimentales de antiguos minerales fósiles en todas las muestras lunares, todavía no se ha confirmado ninguna observación de un monopolo magnético natural.

  

Ley de Gaus. 

   1) Ley de Gauss del campo eléctrico dice que la divergencia del campo eléctrico es     proporcional a la densidad de carga eléctrica. Es decir, el campo eléctrico es debido a la concentración de cargas eléctricas.

2)    Ley de Gauss para el campo magnético. La divergencia del campo magnético es nula. El campo magnético es debido al movimiento de cargas o corriente eléctrica, por lo tanto en una superficie cerrada no seremos capaces de encerrar una fuente o un sumidero del campo. Por lo tanto no existen los monopolos magnéticos. En este caso el campo magnético se debe al potencial vector. Y ¿qué es el potencial vector?

El potencial vector es un ente matemático abstracto, que no tiene sentido físico, pero que sirve para justificar matemáticamente, la existencia del campo magnético.

Si el electrón está en reposo, entonces tenemos un campo eléctrico, pero si el electrón está en movimiento (corriente eléctrica), tenemos un campo magnético. Por lo tanto, la diferencia entre el campo eléctrico y el magnético radica en el movimiento. O bien la velocidad genera los dos polos o bien el electrón tiene los dos polos. Resulta evidente que:

El electrón posee los dos polos magnéticos.

Reposo y movimiento.

Supongamos que tenemos una bola de billar situada sobre la mesa de billar.  La bola puede estar en reposo (fig. 1a) o en movimiento (fig. 1b). Si trazamos una superficie cualquiera alrededor de la bola, en el primer caso (1a) como la bola permanece estática, en todo momento está encerrada por la superficie. En el segundo caso (1b) la bola, al cabo de un cierto tiempo estará fuera de la superficie.  Si en vez de la bola de billar tengo una carga eléctrica, en el primer caso tenemos un campo eléctrico y en el segundo un campo magnético.

 

Figura 1. Bola de billar  a) estática y b) en movimiento. 

Pero además del movimiento de traslación tenemos otro posible movimiento, a saber, el movimiento de rotación, es decir, la bola puede estar encerrada dentro de la superficie y girando sobre si misma lo que originaría un campo magnético si en vez de una bola tengo un electrón.

 

Figura 2. Bola de billar con movimiento de rotación.

Cómo se puede afirmar que la carga eléctrica está en reposo, cuando no se sabe lo es el electrón, ni lo que es la carga eléctrica

Si el electrón estuviera en reposo no se  observaría.

                        Sólo se observa el movimiento

Hemos visto en “La dualidad onda-partícula es un fenómeno clásico”, que  n electrón, es un átomo de Planck que gira sobre sí mismo, por lo tanto, el campo magnético depende del movimiento de traslación de las cargas eléctricas o corriente eléctrica y del movimiento de rotación de dichas cargas, por lo que:

La divergencia del campo magnético depende de la concentración de cargas girando sobre sí mismas y encerradas en dicha superficie.

 

Bipolaridad.

Supongamos que aplicamos una tensión a un LED, (fig. 3a) durante un segundo, a continuación invertimos la polaridad durante otro segundo, (fig. 3b). En el primer caso veremos el LED encendido y en el segundo caso el LED estará apagado. Si repetimos el proceso continuamente veremos como el LED se enciende y se apaga.

Figura 3. a) LED encendido. b) LED apagado.

 

Si invertimos la polaridad cada medio segundo o cada decima de segundo, veremos parpadear al LED. Si aumentamos el número de veces que encendemos y apagamos el LED cada segundo, al final, veremos el LED encendido. Es decir nuestros ojos tienen una limitación en cuanto al número de veces que podemos encender y apagar un LED para poder ver la intermitencia.

Al número de veces que se repite en un segundo se le denomina frecuencia. La forma de onda aplicada al LED la podemos visualizar en un osciloscopio (fig. 4a). Si aumentamos la frecuencia, la forma de onda correspondería a la de la figura 4b). Si continuamos aumentando la frecuencia (fig. 4c), llegará un omento en que tampoco el osciloscopio nos permite observar la forma de onda (fig. 4d), de forma que:

Los dos polos, positivo y negativo se observan a la vez, debido a la limitación temporal del aparato de medida.

Es decir el osciloscopio y en general cualquier aparato de medida, tiene las mismas limitaciones que nuestros ojos, lo único que cambia es la frecuencia o límite observable.

 

Figura 4, Formas de onda de la tensión aplicada a un LED.

Electrón y Positrón.

Hemos visto en el post anterior EL ORIGEN DEL CAMPO ELECTROMAGNETICO, que si el átomo de Planck gira el eje temporal (w) en sentido horario tenemos un electrón, y si el giro es en sentido antihorario tenemos un positrón. Pero además, también es posible el giro de uno de los ejes espaciales, por ejemplo el x  (w_x), lo que produce una inversión en el sentido de giro del eje temporal, o lo que es lo mismo:

El electrón y el positrón son las dos caras, en la cuarta dimensión, de la misma moneda.

El positrón es un electrón visto al revés

 

Figura 5. El electrón y el positrón son la misma partícula.

Por lo tanto, el electrón al dar una vuelta en la cuarta dimensión se convierte en positrón, generando los dos polos del campo magnético.

Los monopolos magnéticos no se han encontrado debido a que el átomo de Planck tarda aproximadamente 10^-20 segundos en dar una vuelta y el intervalo más corto de tiempo medido es  20 attosegundos, o sea 20 10^-18 segundos.

La frecuencia de reloj de los Pc´s actuales es de algunos Gigahercios (1 000 000 000 Hz,).

La frecuencia con que el electrón cambia a positrón es aproximadamente de algunos Exahercios (1 000 000 000 000 000 000 Hz.)

Nuestros aparatos no son capaces de medir esa frecuencia.